CHOQUES O COLISIONES

¿QUÉ SON LOS CHOQUES?

Las manifestaciones de la conservación de cantidad de movimiento son más claras

en el estudio de choques dentro de un sistema aislado de cuerpos. Se dice que el

sistema es aislado, cuando no actúan fuerzas externas sobre ninguna de sus partes.

Las leyes que describen las colisiones fueron formuladas por John Wallis,

Christopher Wren y Christian Huygens, en 1668.

Cuando dos objetos realizan una colisión, entre dichos objetos se producen

fuerzas recíprocas de interacción y se dice que los objetos constituyen un sistema

físico. Por otra parte, si las únicas fuerzas que intervienen son las fuerzas

recíprocas se dice que el sistema está aislado.

CHOQUES

Se llama choques a la interacción de dos (o más) cuerpos mediante

una fuerza impulsiva. Si m1 y m2 son las masas de los cuerpos,

entonces la conservación de la cantidad de movimiento establece

que: m1. + m2. = m1. + m2

Donde , , , son las velocidades iniciales y finales de las

masas m1 y m2.

CARACTERÍSTICAS EN LOS

CHOQUES

1) Los dos cuerpos pueden desintegrarse en pedazos

2) Puede haber una transferencia de masa

3) Las dos masas se pueden unir para formar una sola

4) Las masas pueden permanecer invariables. Aun en este caso hay

diversas posibilidades. Los cuerpos pueden permanecer

completamente inalterados, como cuando chocan dos bolas de billar,

o bien se pueden deformar, como cuando chocan dos automóviles.

CHOQUES ENTRE DOS CUERPOS

Los dos son libres antes de la colisión, y puede caracterizarse, cada uno,

por su cantidad de movimiento constante. Durante la interacción breve,

sus cantidades de movimiento cambian, porque cada uno siente una

fuerza de impulsión debida al otro. Los impulsos que sienten los dos

cuerpos son iguales y opuestos, porque las fuerzas son iguales y opuestas.

La ganancia de cantidad de movimiento de un cuerpo es igual a la

pérdida de cantidad de movimiento del otro.

CLASIFICACIÓN DE LAS

COLISIONES

COLISIÓN FRONTAL

En una sola dimensión.

Dos objetos físicos realizan una colisión en una dimensión, también

llamada colisión frontal , cuando antes y después de la interacción

el movimiento de dichos objetos se realiza a lo largo de una recta.

Colisiones Elásticas

Cuando una bola de billar en movimiento choca de frente con otra en

reposo, la móvil queda en reposo y la otra se mueve con la rapidez que

tenía la primera. los objetos chocan rebotando sin deformación

permanente y sin generación de calor. Cualesquiera que sean los

movimientos iniciales, sus movimientos después del rebote son tales que

tienen el mismo momento total. En un choque elástico en una dimensión,

las velocidades relativas de las dos partículas son constantes.

Rebote

Cuando hay rebote se produce una consecuencia interesante de la conservación del

momento. Considere una bola de golf que choca con una bola de boliche que se

encuentra en reposo. Si el choque es perfectamente elástico, tal manera que la pelota

de golf rebote con sólo una pequeñísima pérdida de rapidez, la bola de boliche

retrocede con casi el doble del momento que la pelota de golf incidente. Esto es

congruente con la ley de la conservación del momento, porque si el momento inicial

de la pelota de golf es positivo, entonces, después del rebote, es negativo.

Colisiones Perfectamente inelásticas

Cuando los objetos permanecen juntos después de la colisión. Los cuerpos

coalecen (“se pegan”) al chocar. En tal caso, la energía mecánica no se conserva,

porque no hay fuerzas externas que actúen sobre el sistema de dos partículas. Las

velocidades finales son iguales ( = ). Considérese el caso de un carro de carga que

viaja sobre una vía y choca con otro en reposo. Si ambos carros tienen la misma

masa y se unen al chocar, ¿Es posible predecir la velocidad que tendrán unidos

después del impacto? En cualquier choque, es posible decir que:

Momento total antes del choque = Momento total después del choque

CENTRO DE MASAS

Suponga que tiene dos bloques de masasm1 y m2 que están unidos por

medio de un resorte comprimido. Si dichas masas son dejadas libres y se

supone que no hay roce, el cuerpo de masa m1adquiere una velocidad y

el cuerpo de masa m2adquiere una velocidad , quedando luego el resorte

en reposo.

La cantidad de movimiento antes de la interacción es nula porque las

masas están en reposo. La suma de las cantidades de movimiento

después de la interacción será: m1 + m2

Por el principio de la conservación de la cantidad de

movimiento, m1 + m2= 0Luego m1= -m2

= x1 /= x2/

Sustituyendo (2) en (1) se tiene que

m1. x1/ = m2. x2/

Donde m1. x1= m2. x2

luego